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海洋钻井平台柴油发电机组冷却分析

华小涛1,吉正金2,吴万里1

(1.渤海装备辽河重工有限公司，辽宁盘锦124009,2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002)

摘要：阐述了柴油发电机冷却系统对于自升式钻井平台的重要性，介绍了自升式钻井平台柴油发电机冷却系统的分类，分析了各类冷却系统的优缺点，根据使用位置不同提出了冷却方式的优选方案。

关键词：自升式钻井平台；柴油机；冷却系统；板式换热器；冷却水箱；NOx

中图分类号：TE52;TM314文献标志码：A文章编号：1002-2333(2015)11-0115-03

0引言

柴油发电机组是自升式海洋平台的核心部件，冷却系统是柴油发电机组能够正常工作的关键要素，冷却系统的功用是保证发动机在正常的温度下工作，把发动机工作时产生的热量通过它散发出去，加以冷却，减少NO的排放1。不同的冷却方式会产生不同的冷却效果，良好的冷却效果不仅能降低机组的故障率，而且能延长机组的服役寿命。作为自升式海洋钻井平台上配备的发电机组，由于受空间限制、恶劣的气候条件影响，选择合理高效的冷却方式对于整个海洋平台的可靠运转至关重要。

1柴发电机冷却系统分类

却构成。其中内部冷却主要有独立冷却和组合冷却两种方式，外部冷却主要有机带风扇冷却、海水板式换热

却构成。其中内部冷却主要有独立冷却和组合冷却两种方式，外部冷却主要有机带风扇冷却、海水板式换热器冷却和远置散热水箱冷却三种方式。

1.1柴油发电机组内部冷却系统

柴油机内部的冷却主要是对柴油、中冷水和缸套水进行冷却，柴油和中冷水由于热量少，一般称之为低温水；缸套水热量较多，一般称之为高温水。根据冷却形式主要分为独立冷却和组合冷却两种方式

1.1.1独立冷却方式

独立冷却方式就是将高温水和低温水完全独立，由单独的冷却系统完成，目前主流的钻井平台均采用此类冷却方式，如JU2000系列平台主机、L780系列主机、大连船厂自主设计制造的DSJ300-2/3/4/L1平台主机，所有平台的应急发电机组。具体原理见图1。

1.1.2组合冷却方式

组合冷却方式就是利用冷却完柴油和中冷系统的水去冷却缸套，使外部冷却相对简单，仅需要一个散热器或板式热交换即可完成。具体原理见图2。目前使用这种冷却方式的主要有CJ46系列平台、大连船厂自主设计制造的DSJ300-1平台。但是由于该冷却方式冷却不够彻底，使NOx排放限值不能满足2011年1月1日生效的MARPOL附则VI对柴油机NOx排放限值TierⅡ标准，故这种冷却方式在海洋平台配备的柴油机产品中已经使用越来越少。

1.2柴油发电机组外部冷却系统

针对柴油机不同的内部冷却系统，外部采用不同的冷却方式。目前的自升式海洋钻井平台外部冷却系统主要有机带风扇冷却、海水板式换热器冷却和远置散热水箱冷却三种方式。

1.2.1机带风扇冷却

机带风扇冷却主要用于小功率的柴油机上，如自升式海洋钻井平台上使用的应急发电机组CAT3508B、CATC32、固井撬用柴油机CATC15、吊机用柴油机CATC18等。典型的原理如图3,但是为了简单可靠、减轻重量，可将两部分的冷却芯体集成在一个风冷散热器中(图4)5。

图

图1

图2

机械工程师2015年第11期」115

却效果好，采用独立的冷却介质，系统组成简

却效果好，采用独立的冷却介质，系统组成简单，故障率较低，组合式冷却集成性较高，冷却效果差，内部设置多个节温器，成本高，故障率高，随着2011年1月1日后IMO的TierIⅡ标准的执行，组合式

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后冷器

散热风扇

后冷油冷泵图3

后冷油冷泵

后冷水出水散热器膨胀水箱

后冷水出水

散热器膨胀水箱包含后冷

缸套水出水

图4

1.2.2海水板式换热器冷却

单纯使用海水板式换热器冷却的平台主要有DSJ300-1/2/3/4/L1,CJ46等，主要使用钛板海水热交换器，其中DSJ300-1和CJ46建造较早，执行IMO的TierI标准，仅使用一个钛板海水热交换器3,如图1,但